DE2628456C3

DE2628456C3 - Schaltungsanordnung zur Überwachung der Kapazität eines Elektrolytkondensators

Info

Publication number: DE2628456C3
Application number: DE2628456A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Ing.(Grad.) Grieger; Gerhard Ing.(Grad.) Perst
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1976-06-22
Filing date: 1976-06-22
Publication date: 1980-01-10
Also published as: DE2628456A1; DE2628456B2; JPS52156370A

Description

Es ist bekannt, die Kapazitätswerte von Elektrolytkondensatoren mittels einer Wechselspannung zu prüfen. Hierzu wird der Prüfling in Reihe mit einem weiteren Kondensator geschaltet, an dem ein bestimmter Teil der Wechselspannung anliegt. Dieser Wechselspannungsanteil wird von einem Voltmeter erfaßt. Vor dieser Prüfung wird das Voltmeter über einen den Prüfling ersetzenden Kalibrierkondensator angeschlossen und geeicht.

Ferner ist es bekannt, Kapazitätsmessungen nach der Resonanzmethode mittels dem Prüfling zugeordneter Spulen vorzunehmen, die von einer in ihrer Frequenz variablen Meßspannungsquelle gespeist werden.

Die beiden vorgenannten Meßverfahren eignen sich nicht für eine ständige Überwachung der Kapazität von Elektrolytkondensatoren, die auch während der Messung einen vorbestimmten Ladezustand aufrechterhalten müssen.

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Überwachung der Kapazität eines als Energiespeicher für elektrodynamische Auslöser o, dgl= dienenden Elektrolytkondensators.

Derartige Schaltungsanordnungen werden für Elektrolytkondensatoren vergleichsweise großer Kapazität benötigt, die als Energiespeicher zur Steuerung von elektrische Mittel- oder Hochspannungsschaltgeräte betätigenden Auslöseeinheiten, z. B. elektrodynamischen Auslösevorrichtungen, vorgesehen sind. Hierbei würde eine durch Alterung oder andere Einflüsse bedingte Verringerung der Kapazität eines Elektrolytkondensators das Energiespeichervermögen auf einen solchen Wert verringern können, daß die Auslösung des Mittel- oder Hochspannungs-Leistungsschalter nicht mehr mit Sicherheit gewährleistet ist. Dies aber muß deshalb sichergestellt werden, weil bei Störungen in Verteilungsnetzen ein Leistungsschalter vielfach das letzte Sicherheitselement darstellt, das un»er allen

ι» Umständen betriebsbereit gehalten werden muß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung anzugeben, mit der Kapazitäten von geladenen Elektrolytkondensatoren, vorzugsweise ständig, überwacht werden können.

ι "> Nach der Erfindung wird dies gelöst durch eine einen vorbestimmten Ladezustand des Kondensators aufrechterhaltende Gleichspannungsquelle mit einer von einem Oszillator erzeugten Wechselspannung und durch ein die am Kondensator liegende Wechselspan-

•20 nungskomponente auswertendes Dilferenzierglied, dessen aus der Wechselspannungskomponente gebildete Differentialgröße über einen Schwellwertschalter einer Auswerte-, Signal- oder Steuereinrichtung zugeführt wird.

2^r> Durch Anwendung der Erfindung wird die Spannung am Kondensator durch ständig wechselnde Ladung und teilweise Entladung in eine zeitlich veränderliche Größe überführt, die einer Differentiation zugängig ist. Dadurch kann der jeweilige Anstieg der Kondensatoren spannung und" seine erste mathematische Ableitung leicht ermittelt werden, die nur von der Kapazität des Kondensators abhängig ist. Man kann also bei Änderung der ersten Ableitung der Kondensatorspannung direkt auf die Änderung der Kapazität schließen.

I¹J Der dem Differentiator nachgeschaltete Schwellwertschalter erfaßt bei Auftreten einer Änderung, z. B. Verringerung, der Kapazität die veränderte, z. B. erhöhte erste Ableitung und gibt über die Auswerte-, Signal- oder Steuereinrichtung eine Meidung ab,

ίο wonach der Kondensator gestört isv.

Sofern man auch außer dem Absinken der Kapazität einen Kurzschluß z. B. infolge Beschädigung des Elektrolytkondensators erfassen will, wird die Schaltungsanordnung nach der Erfindung so ausgebildet, daß die Auswerte-, Signal- oder Steuereinrichtung ein ODER-Gatter enthält, dessen einer Eingang mit dem Schwellwertschalter verbunden ist und dessen anderer Eingang über einen Negator von der Wechselspannungskomponente gespeist ist.

Der Negator erhält im Kurzschlußfall an seinem Eingang keine Spannung, was über das ODER-Gatter die Meldung zur Folge hat, daß der Kondensator gestört ijt.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel nach der Erfindung ist die Gleichspannungsquelle über die Emitter-Kollektor-Strecke eines ersten Transistors und einen Ladewiderstand an den Kondensator angeschlossen, wobei die Basis des ersten Transistors von der im Oszillator erzeugten Wechselspannung gesteuert wird.

*>o Dabei kann der Oszillator die Basis eines zweiten Transistors steuer- dessen Kollektor-Emitter-Strecke in Reihe mit einem Entladewiderstand parallel zum Kondensator liegt.

Anhand der Zeichnung ist ein Ausfürungsbeispiel der

h> Schaltungsanordnung nach der Erfindung in einem Prinzipschaltbild dargestellt.

Die an den Klemmen 1,2 anliegende Gleichspannung liegt, wie die F i g. 1 zeigt, an einer Reihenschaltung aus

einem Transistor 7Ί, einem Ladewiderstand 3 und dem Kondensator 4, dessen Kapazität C z. B. ständig überwacht werden soll.

Der Ladestrom, der über den Kondensator 4 und den Widerstand 3 fließt, wird über die Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors 7"I gefi '■>-[, dessen Basis von einem eine Wechselspannung erzei »enden Oszillator 5 gesteuert wird. Der Oszillator gibt eine Wechselspannung ab, die in ihrer Amplitude und/oder Frequenz mittels eines Cinstellreglers 6 variiert werden kann. Der Oszillator 5 speist ferner die Basis eines zweiten Transistors T2, der mit seiner Kollektor-Emitter-Strekke in Reihe mit einem Entladewiderstand 7 parallel zum Kondensator 4 liegt. Ebenfalls parallel zum Kondensator ist ein Potentiometer 8 geschaltet, dessen Abgriff 9 einen Differentiator 10 speist. Der Ausgang des Differentiators 10 ist mit dem Eingang eines Schwellwertschalters 11 verbunden, der den einen Eingang 12 eines ODER-Gatters 13 speist. Der andere Eingang 14 des ODER-Gatters 13 ist mit dem Abgriff 9 des Potentiometers 8 über einen Negator 15 verbunden.

Der Oszillator 5 erzeugt eine Schwingung mit einer vorbestimmten Periode. Dementsprechend schaltet der Transistor T2 den zu überwachenden Kondansator 4 auf Entladung für eine bestimmte Zeit u bzw. der Transistor Ti auf Ladung für eine vorbestimmte Zeit r₂. Die£ ist in Fig.2 in einem Diagramm schematisch dargestellt.

Durch die ständige Ladung und teilweise Entladung liegt die Spannung uo am Kondensator als zeitlich veränderliche Größe vor, welche über das Potentiometer 8 dem Differentiator 10 zugeführt wird. Der Differentiator 10 ermittelt den jeweiligen Anstieg der Kondensatorspannung ua der der ersten Ableitung der Spannungskurve ü entspricht. Dies geht aus den in ϊ F i g. 3 dargestellten Diagrammen hervor. Die Höhe der ersten Ableitung u ist ersichtlich nur von der Kapazität des Kondensators abhängig. Damit kann man bei Änderung der ersten Ableitung der Kondensatorspannung direkt auf eine Änderung der Kapazität

in schließen.

In Fig.3 ist der negative Ansprechwert des Schwellwertschalters strichpunktiert eingezeichnet. Sofern die erste Ableitung einen Wert annimmt, die die negative Ansprechspannung des Schwellwertschalters

ιϊ überschreitet, gibt dieser Schwellwertschalter das Signal des Differentiators an das ODER-Gatter 13 weiter, so daß an dessen Ausgang 16 ein Meldesignal »Kondensator gestört« anliegt.

Da neben dem Absinken der Kapazität ein Kur?-

2n schluß als möglicher und damit zu erfassender Fehler auftreten kann, ist der Negator 3 vorgesehen. Bei einem Kurzschluß innerhalb des Kond :nsators 4 wird dem Potentiometer 8 keine Spannung zugeführt. Damit erhält der Negator die Spannung 0, was über das ODER-Gatter 13 ebenfalls zu einer Meldung am Ausgang 16 »Kondensator gestört« führt

Die Erfindung ist mit gleichem Erfolg auch bei als Energiespeicher dienenden Elektrolytkondensatoren für Blitzgeräte, Zündvorrichtungen, Schweißeinrichtun-

Jo gen u. dgl. anwendbar.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

1 Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Überwachung der Kapazität eines als Energiespeicher für elektrodynamische Auslöser o. dgl. dienenden Elektrolytkondensators, gekennzeichnet durch eine einen vorbestimmten Ladezustand des Kondensators (4) aufrechterhaltende Gleichspannungsquelle (1,2) mit einer von einem Oszillator (5) erzeugten Wechselspannung und durch ein die am Kondensator (4) liegende Wechselspannungskomponente auswertendes Differenzierglied (10), dessen aus der Wechselspannungskomponente gebildete Differentialgröße über einen Schwellwertschalter (11) einer Auswerte-, Signal- oder Steuereinrichtung (13) zugeführt wird.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerte-, Signal- oder Steuereinrichtung (13) ein ODER-Gatter enthält, dessen einer Eingang (12) mit dem Schwellwertschalter (H) verbunden ist und dessen anderer Eingang (14) über einen Negator (15) von der Wechselspannungskomponente gespeist ist

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichspannungsquelle (1, 2) über die Emitter-Kollektor-Strecke eines ersten Transistors (Tl) und einen J^adewiderstand (3) an den Kondensator (4) angeschlossen ist, wobei die Basis des ersten Transistors (Tl) von der im Oszillator (5) erzeugten Wechselspannung gesteuert wird.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Oszü'ator (5) die Basis eines zweiten Transistors (T2) steuert, dessen Kollektor-Emitter-Strecke in Reihe mit *<nem Entladewiderstand (7) parallel zum Kondensator (4) liegt.